OSI 7계층(Open System Interconnection 7 Layer)

OSI 7계층(Open System Interconnection 7 Layer)이란?

OSI 7계층을 이야기 하기 전 예를들어보자.

우리는 대표적으로 삼성 / 아이폰 같은 스마트폰을 이용한다. 

삼성과 아이폰의 충전기를 생각해보자. 이 두개가 같은가? 전혀 같지 않다.

따라서 삼성 스마트폰을 충전하기 위해서는 삼성에서 제공하는 충전기를, 아이폰을 충전하기 위해서는 아이폰에서 제공하는 충전기를 이용해야 한다.

또한 Android와 iOS에 프로그램을 심기 위해서는 또 다른 방식으로 코딩해야됨을 알 수 있다.

이러한 것처럼 각각 하드웨어 / 소프트웨어에는 서로 다른 표준 규약(규칙)이 있다.

하지만 네트워크마저 다르면 어떻게 될까?

우리는 삼성 스마트폰과 아이폰이 서로 통신하기 위해 또 복잡한 과정, 변환 과정을 거쳐야한다.

하지만 우리는 그런 복잡한 과정과 변환 과정이 필요가 없다. 왜냐면 OSI 7계층을 잘 따르고 있는 스마트폰 회사들 덕분이다.

즉, 이전에는 상호 이질적인 네트워크간의 연결에 어려움이 많았었는데, 이러한 호환성의 결여를 막기 위해 ISO에서는 OSI를 참조 모델로 제시했고 이러한 불편함을 해결하고자 OSI 7계층(Open System Interconnection 7 Layer)은 탄생하게 되었다.

한마디로 요약하자면 OSI 7계층은 국제 표준 기구(ISO)에서 제시한 네트워크 모델이다.

위 그림은 OSI 7계층의 계층 이름과 대표적인 프로토콜이 명시되어있다.

---

프로토콜은 뭔가요?

프로토콜은 일종의 규칙이라고 말할 수 있다.

앞서 말했듯이 각 스마트폰마다 충전할 수 있는 충전기가 서로 다르다.

삼성 스마트폰에 아이폰 충전기를 꽂으면 충전이 될까?

충전이 되기 전에 꽂아지지도 않을 것이다.

다른 예로는 한국어, 영어, 중국어, 프랑스어 등등 다양한 언어도 국가의 규칙이자 프로토콜이라고 설명 할 수 있다. 

대표적인 프로토콜로는

HTTP : Hyper Text Transfer Protocol

HTTPS : Secure Hyper Text Transfer Protocol

FTP : File Transfer Protocol

등등이 있고

HTTP는 WWW 상에서 정보를 주고받을 수 있는 프로토콜이다. 주로 HTML 문서를 주고받는 데에 쓰인다. TCP와 UDP를 사용하며, 80번 포트(삼성 or 아이폰 충전기같은 개념)를 사용한다. 

---

우선 OSI 7계층을 알아보기 전, 다음 영상을 시청 한 후 OSI 7계층을 이해해보자.

아래 링크는 OSI 7계층을 이해하는데 엄청난 도움이 될 것이다.

https://www.youtube.com/watch?v=-6Uoku-M6oY

Layer 1 - 물리 계층

설명

하드웨어와 전송 기술에 관한 계층이다. 

실질적으로 전송을 담당하는 계층이 되며, 네트워크 통신을 위한 물리적인 표준을 정의하는 계층이다.

쉽게 말해 두 컴퓨터 간의 전기적, 기계적, 절차적인 연결의 표준을 정의해준다.

(케이블 종류, 데이터 송/수신 속도, 신호의 전기 전압 등등)

그리고 허브, 라우터, 네트워크 카드, 케이블 등 전송매체를 통해 비트를 전송한다.

상위 계층에서 전송된 데이터를 물리매체를 통해 다른 시스템에 전기적 신호로 전송한다.

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122163785

프로토콜

Ethernet.RS-232C :: 컴퓨터가 외부에서 자료를 주고 받기 위해 회선으로 연결 할 때 필요한 물리적인 규격을 의미한다.

RS-232C출처: 컴퓨터인터넷IT용어대사전

---

이더넷(Ethernet)은 뭔가요?

이더넷은 유선 네트워크 방식 중 하나이다.

일반 유선 LAN 통신이 이더넷 방식이고, 이 이더넷을 이용하기 위해 Ethernet.RS-232C같은 프로토콜을 이용하는 것이다.

KT회사에서 '1G 인터넷'이라고 하는 것이 1G 이더넷 장비를 제공해주는 것이고, 그것을 수용할 수 있는 기기만 있다면 1G 속도로 우리는 인터넷을 즐길 수 있다는 것이다.

현재는 이더넷 방식과 와이파이 방식 두가지를 PC 혹은 노트북에서 이용할 수 있다.(스마트폰은 와이파이 이용이 가능하다.)

---

장비

허브 :: 하나의 링크에서 들어온 비트를 다른 링크로 보내주는 역할을 한다. 즉, 데이터를 수신하면 뿌려주는 역할을 한다.

이때 허브는 단방향 통신을 하기 때문에 여러 사용자가 허브를 동시에 사용할 경우 충돌이 자주 일어나고 느려진다는 단점이 있다.

알아두기

정확히 말하면 허브 속에는 스위치(데이터 링크 계층 장비)라는 것이 있는데 허브는 데이터가 모이는 곳을 의미하고, 스위치는 데이터를 어떻게 그리고 어디로 보낼 지 결정하는 것이라는 세부적인 차이가 있다.

하지만 보통 이러한 것을 모두 포함하여 허브라고도 한다.

또한 허브의 단점인 단방향 전송때문에 데이터 충돌, 지연이 발생한다. 따라서 허브는 구시대의 기술이기에 허브를 대신하여 양방향 통신이 가능한 스위치로 대체할 수 있다. 

출처 :: http://blog.naver.com/pabian32/150180537763

리피터 :: 서울에서 대구로 데이터를 전송한다 가정하자. 데이터가 약 300km가 되는 거리를 이동하는동안 신호가 약해져 데이터 손실이 생길 수 있다. 이때 리피터라는 장비를 통해 우리는 신호를 증폭시켜 데이터 손실이 없도록 해준다.

출처 :: https://mplsnet.wordpress.com/tag/physical-layer/

Layer 2 - 데이터 링크 계층

 

설명

물리 계층 상위의 계층으로써 데이터 링크 계층에서는 네트워크 계층(Layer 3)에서 받은 데이터를 프레임 단위로 구성하여 물리 계층으로 전송한다. 

(네트워크 계층 -> 데이터 링크 계층 -> 물리 계층 으로 현재 데이터가 어떻게 전송되는지 설명하고 있고 반대로도의 과정도 동일하다.)

이때 데이터의 오류 제어 및 흐름 제어를 담당하게 된다.

오류 제어 :: 오류의 종류에는 데이터가 깨져서 도착하는 프레임 변형과 데이터가 목적지에 도착하지 못하는 프레임 분실이 있다.

오류를 감지하면 오류를 복구하는 과정이 진행되는데, 컴퓨터 네트워크에서는 일반적으로 송신 호스트가 원래의 데이터를 재전송하는 기법을 사용한다.

흐름 제어 :: 전송 데이터의 속도 조절을 의미한다. 송신 호스트는 수신 호스트가 감당할 수 있을 정도의 전송 속도를 유지하면서 데이터 프레임을 전송해야 하는데, 이러한 기능을 흐름 제어(Flow Control)라 한다.

출처 :: [네이버 지식백과] 오류 제어 (데이터 통신과 컴퓨터 네트워크, 2013. 9. 10., 한빛아카데미(주))

즉, 데이터 링크 계층에서의 오류 제어는 데이터의 깨짐, 변형이 발견되면 조취를 치하는 방식이고, 흐름 제어는 송/수신 관계에서 정상적인 수신을 위해 데이터의 속도를 맞춰주는 방식을 의미한다.

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122163785 

장비

스위치 :: 허브와 매우 유사하나 스위치는 MAC 주소를 기억하는 방식을 통해 해당하는 MAC주소가 있는 곳으로만 데이터를 전송해주는 방식이 허브와 다르다.

브릿지 :: 두개의 근거리 통신망(LAN)을 서로 연결해 주는 통신망 연결 장치이다. 브릿지는 PC의 MAC 주소를 가지고 있어서 데이터를 어느 PC에서 데이터를 전송 시, 모든 PC에 데이터를 전송하는 것이 아닌 수신할 MAC 주소가 있는 특정 통신망으로만 데이터를 전송해준다.

허브, 스위치, 라우터의 동작 과정 동영상으로 확인하기

https://www.youtube.com/watch?v=1z0ULvg_pW8

Layer 3 - 네트워크 계층

 

설명

네트워크 계층은 각 노드를 거칠 때 마다 경로를 찾아주는 역할을 수행하는 계층이다.

이때 라우팅 프로토콜을 이용하여 최적의 경로를 선택해나간다. 데이터는 패킷 단위이다.

 

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122163785 

장비

라우터 :: 흔히 집에서 이용하는 공유기가 라우터의 일종이다.

라우터는 서로 다른 네트워크를 연결해주는 역할을 할 뿐만 아니라, 최적의 경로를 선택해주는 역할을 한다.

출처 :: http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3609904&cid=58598&categoryId=59316

Layer 4 - 전송 계층

 

설명

양 끝단의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 함으로써, 상위 계층으로 데이터 전달을 할 때, 유효성이나 효율성을 신경 쓰지 않도록 도와주는 역할을 한다.

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122184379

Layer 5 - 세션 계층

 

설명

통신 시스템 사이의 대화를 설정, 관리, 동기화시키는 역할을 한다.

즉, 사용자대 사용자 사이의 대화를 제어하는 역할을 한다.

The session layer provides the mechanism for opening, closing and managing a session between end-user application processes

출처 :: https://en.wikipedia.org/wiki/Session_layer

즉, 사용자대 사용자 사이의 대화를 제어하는 역할을 한다.

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122184379

Layer 6 - 표현 계층

 

설명

서로다른 운영체제 혹은 서로다른 환경에서 온 데이터의 표현 차이를 해결하기 위해 송신 측과 수신 측 사이에서 표준화된 데이터 형식을 만드는 계층

예를 들어 시스템 A에서는 ASCII 코드를 사용하고 시스템 B에서는 EBCDIC를 사용한다면, 시스템 A의 표현 계층에서는 OSI 표준 표현 방식으로 변경하여 전송하고 시스템 B에서는 이를 자신의 시스템에 맞게 재구성한다. 이러한 표현 방식을 ASN.1(Abstract Syntax Notation 1)이라 한다.

 [네이버 지식백과] 표현 계층(6계층) (정보 보안 개론, 2013. 6. 28., 한빛아카데미(주))

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122184379

Layer 7 - 응용 계층

 

설명

파일 전송, 이메일 전송 등 응용 서비스를 네트워크에 접속시키는 역할을 하며, 여러가지 서비스를 제공한다.

즉, 사용자가 어떤 데이터를 보내거나 받을때 이용되는 계층이다.

출처 :: http://blog.naver.com/sehyun1383/221122184379

 

여기서 OSI 7계층은 Layer 1 ~ Layer 4를 하위 계층, Layer 5 ~ Layer 7을 상위 계층으로 묶어서 말하기도 한다.

하위 계층은 물리적인 성격을 띄고, 상위 계층은 응용프로그램(소프트웨어)의 성격을 띈다.